第三课 电力系统自动化

1、电力系统自动化,电力系统基础培训内容 2011-07-13,培训内容,概述 电力系统并列 频率和有功的自动调节 电网调度自动化 配电自动化技术 电力系统安全自动装置,自动化概述,电力系统（能量转换系统）,电力系统特点,与国民经济、人民生活紧密联系 系统结构庞大复杂 各种暂态过程非常短暂 电能不能大量储存,电力系统基本要求,保证供电可靠 负荷分级 保证电能质量 电压 频率 波形 提高电力系统运行经济性 水电站的优先出力等,概括为：安全、优质、经济,电力自动化的主要内容,什么是自动化系统？ 电力系统自动化中的控制对象是？ 电力系统自动化内容： 电力系统调度自动化 电厂动力机械自动化控制 变电站自动

2、化 电力系统自动装置,SCADA系统：实时信息经由远动装置送至调控中心，由中心系统及运行人员对数据进行分析，判断系统状态，作出调控决策，通过信道传递给各控制装置，实现电力系统的自动调度控制。 概括为：五遥功能？,火电厂：锅炉自动控制、汽轮机自动控制、机炉协调系统、辅助设备自动控制、计算机监控系统等； 水电厂：水轮机、调速器、闸门启闭、励磁自动控制系统等,将一次设备与二次设备通过电缆连接、形成间隔单元和中央单元,自调节装置：自动励磁、自动调频； 自操作装置：自动并列、自动解列、继电保护、自动低频减载、自动重合闸、事故切除、备用电源自动投入装置。,电力系统自动化发展,CCCPE（Computer、

3、Control、communication、power electronics） 灵活交流输电系统 SCADA-EMS智能综合 配电自动化 电力市场,静止无功发生器Stat-con、 静止无功补偿器SVC、 可控串联补偿器TCSC、 综合潮流控制器UPFC、 可控移相器TCPR、 固态断路器SSCB ,SCADA AGC自动发电控制 EDC经济调度控制 PAS 电网高级应用软件 线损、无功优化、最优潮流控制 EMS Energy Management System,配电网数据采集及运行控制 优化配电网运行 负荷管理 电压、无功综合控制 配电网可靠性管理 信息管理 配电网地理信息 安全和节能管理

4、,公司化运营 市场管理与信息发布 合同管理 电费结算 扩展EMS（发电控制、运行计划、网络分析、输电服务）,目录,概述 电力系统并列 频率和有功的自动调节 电网调度自动化 配电自动化技术 电力系统安全自动装置,电力系统并列,发电机并列 系统并列 并列要求： 并列方式： 准同期并列 自同期并列,将发电机与系统连接的断路器闭合使发电机投入电力系统运行,将连接两个系统联络线上的断路器闭合，使两个分开的系统并联运行,1、冲击电流不超过允许值 2、并列后能迅速进入同步运行,将待并列双方（系统和发电机）的电压加到 并列断路器主触头两侧，然后调整两侧电压，使电压幅值、频率和相角分别相等时闭合断路器主触头，使

5、并列双方并联在一起运行。,主要指发电机并列，将未加励磁电流但接近同步转速、通过断路器合闸并入系统；随之投入发电机励磁，完成并列。,目录,概述 电力系统并列 频率和有功的自动调节 电网调度自动化 配电自动化技术 电力系统安全自动装置,频率和有功自动调节,频率对用户影响 频率对电力系统影响 频率调整案例 实现电力系统在额定频率下的有功功率平衡，并留有必要的备用容量，是保证频率质量的基本前提 二次调频简述,1)工业中普通应用的异步电动机，其转速和输出功率均与频率有关。频率变化时，电动机的转速和出力随之变化，因而严重地影响到产品的质量，如纺织工业、造纸工业，将因频率变化而出现残、次品。 (2)电力系统

6、的频率降低时，将使电动机的功率降低。这种电动机有功功率的降低，将直接影响所传动机械的出力。 (3)现代工业、国防和科学研究部门广泛应用各种电子技术设备，如果系统不稳定，将会影响这些电子设备的精确性。,(1)发电厂用的许多机械如给水泵、循环水泵、风机等在频率降低时都要减小出力，降低效率，因而影响发电设备的正常工作，使整个发电厂的有功出力减小，从而导致系统频率的进一步下降。 (2)汽轮发电机在额定功率下运行时效率最佳，频率偏高或偏低对叶片都有不良的影响。特别是电力系统低频率时，容易引起汽轮机低压叶片的共振，缩短汽轮机叶片的寿命，严重时会使叶片断裂，造成重大事故。 (3)电力系统频率降低时，异步电动

7、机和变压器的励磁电流将大为增加，引起系统的无功功率损耗增加，这些都会给电力系统无功功率平衡和电压调整增加困难。,无功和电压管理,电力系统的无功功率电源 电力系统电压偏移的原因 电力系统电压偏移的影响 电力系统的电压管理 电力系统的调压措施,电力系统的无功功率电源，除了发电机以外，还有调相机、静电电容器和静止补偿器，这三种无功补偿装置又称为无功补偿设备。,（1）负荷大小的改变。 （2）电网中个别设备退出，电力网阻抗参数的改变，并引起相应的电压损耗的改变。 （3）电力系统接线方式的改变。 。,设备的损坏，产品质量和产量降低，甚至引起系统性“电压崩溃”，造成大面积停电。,对电力系统电压的监视和调整实

8、际上是通过对电压中枢点的管理来实现的。电压中枢点是指电力系统中监视、控制和调整电压的点(母线)。只要这些中枢点的电压质量满足要求，系统中其他各处的电压质量也基本上满足要求,1利用发电机励磁调压 2利用变压器分接头调压 3利用有载调压变压器调压 4改变功率分布调压 5利用改参数调压,目录,概述 电力系统并列 频率和有功的自动调节 电网调度自动化 配电自动化技术 电力系统安全自动装置,电网调度自动化,SCADA 监控和数据采集系统 数据采集、信息显示、远方控制、监视和越限报警、信息存储、SOE、数据计算、事故追忆 AGC+EDC EMS,自动发电控制和经济调度 1、使全系统的发电机处理仅仅跟踪系统

9、负荷 2、将电力系统的频率误差调整到零 3、在所控制的区域内分配系统发电机出力，保持与其他系统的联络线潮流为合同预定值 4、在所控制的区域内项各发电机分配处理，使本区域运行成本最小。 5、结合SCADA，形成系统的闭环控制。,SCADA AGC EDC SE 状态估计 网络拓扑 事故分析 自动电压、无功控制AVC 静态和动态安全分析 在线潮流OLF、最佳潮流OPF、线损等计算,组成及基本结构,调度端（主站端MS） 信道设备 厂站端（远方终端RTS） 基本结构： 信息收集和执行子系统、信息传输子系统、信息处理子系统、人机联系子系统。,远方终端RTU,任务： 数据采集 数据通信 执行命令 RTU结

10、构 模拟量输入输出通道 开关量输入输出通道,模拟量 开关量 数字量 脉冲量,信息传输和通信规约,数字化信息 调制与解调 调幅 调频 调相 通道举例？工作方式 规约举例？,调度中心系统,SCADA主站系统 电力系统状态估计,SCADA数据可能存在缺陷： 1、数据不全 2、采集和传输数据不精确 3、受干扰时会出现不良数据 4、数据不和谐,目录,概述 电力系统并列 频率和有功的自动调节 电网调度自动化 配电自动化技术 电力系统安全自动装置,配电自动化,DMS DAS,配电管理系统 Distribution Management System 变电、配电、到用电过程的监视、控制和管理的综合自动化系统。

11、,配电自动化系统 Distribution Automation System 是DMS的最重要的部分。 可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统。 包括：配电网SCADA 配电MIS系统、需方管理系统DSM等。,配电管理系统的功能,网络分析和优化 工作管理系统 馈线自动化 开闭所和配电变电站自动化 需方管理 地理信息系统,包括潮流分析和网络拓扑优化，目的在于通过以上手段达到减少线损，改善电压质量等目的。 还包括降低运行成本、提高供电质量所必须的分析。,是指对设备进行监测，并对采集的数据进行分析以确定设备实际磨损状态，并据此检修规划的顺序进行计划检修。,在正常情况下，

12、远方实施监视馈线分段开关与联络开关的状态和馈线电流、电压情况，并实现线路断路器的远方合闸和分闸操作；在故障时获取故障记录，并自动判别和隔离馈线故障区段以及恢复对非故障区域供电。,对配网10kV开闭所，小区变电站的断路器位置、保护动作信号、小电流接地选线情况、母线电压、线路电流、有功和无功功率以及电度量的远方监视、开关量的远方控制、变压器远方有载调压等。,包括负荷监控、管理 远方抄表、计费自动化,设备的GIS管理 用户信息的GIS管理,目录,概述 电力系统并列 频率和有功的自动调节 电网调度自动化 配电自动化技术 电力系统安全自动装置,电力系统安全自动装置,什么是安全自动装置 有哪些自动装置,实

13、现电力系统紧急控制的执行工具。 为正确、迅速处理事故，设计出一种装置，延伸、补充继电保护的功能，能在消除事故的第一阶段继电保护操作断路器切除电网故障区段之后，自动担负起消除事故的第二阶段任务，即消除电网设备切除引起的不良后果，诸如线路或设备过负荷、系统解列、频率下降、电压下降等现象。,1、用于紧急状态的稳定控制 自动重合闸、远方切除发电机、自动励磁调节、自动解列、备用电源自动投入、投入电容器或电抗器等装置。 2、用于恢复状态的安全稳定控制 低频减载、低压减载、发电机功率调整、抽水蓄能机组变发电、调相运行机组变发电。 3、防止人为造成的故障 人体触电的剩余电流保护装置、防误装置。,自动低频减载装

14、置,复习：频率降低对电力系统的影响 低频减载装置什么时候启动 对装置的要求,1、动作后，系统频率恢复到恢复频率范围内即可。我国规定，恢复频率不低于49.5； 2、要有足够的容量接入低频减载装置； 3、根据实际的频率下降程度进行选择性切除、分级切除、逐步逼近 4、动作频率（首级、末级、级差、级数） 5、各级时间要求（0.15-0.5延时） 6、附加级别（限制与时间）,自动解列装置,什么是自动解列装置 解列点选择 解列判断,一种反应电力系统稳定性被破坏（或受到威胁）而动作，在预定的解列点将系统解列，防止系统崩溃或出现大面积停电，以提高电力系统运行安全性的自动装置。,尽量保持解列后的子系统的功率平衡

15、，防止频率、电压急剧变化。 不宜设置过多，弱联络线。,电力系统异步振荡,自动重合闸装置,作用 功能 基本要求,统计数字表明，电力系统中的故障绝大多数为线路的短路故障，特别是高压架空输电线路的短路故障多是瞬时性的。装设自动重合闸装置后，可在短路故障发生后及时切除故障线路，待瞬时性的故障消失后自动将线路投入运行，从而提高了供电可靠性。自动重合闸装置动作的成功率很高，一般可达90以上；在提高供电可靠性的同时，因改变了系统的功角特性，故提高了系统暂态稳定性。,将非正常操作跳开的断路器按需要自动投入的一种自动装置,1、按照控制开关与断路器实际位置不对应启动 2、用控制开关打开或关闭断路器的，不动作 3、动作次数预定义 4、应能自动复归，准备再次动作。 5、可接受闭锁功能，即关闭重合闸功能的操作。 6、双侧电源间的同步问题。,备用电源自动投入装置,备用电源介绍 基本要求,1、只要工作电源消失，自动投入；但应防止pt断线造成的误动，逻辑回路中应有PT断线闭锁 2、要在工作电源确实断开后才能投入。 3、投入时限要尽可能短。 4、考虑容量，必要时切除非重要负荷。 5、可靠动作。电源、控制回路、信号监视系统等。,故障录波装置,介绍 记录内容： 基本要求：,针对电力系统运